ABSTRAK
ANALISIS FRAKSI PENIPISAN AIR TANAH TERSEDIA PADA TANAMAN KOPI ROBUSTA DENGAN MENGGUNAKAN
PRESSURE CHAMBER
Oleh
Dharma Agista Pratama
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara suhu permukaan daun, leaf water potential (LWP), dan relative water content (RWC) daun tanaman kopi Robusta pada beberapa fraksi penipisan air tanah tersedia. Penelitian ini dilakukan pada 3 perlakuan, yaitu Tanaman kopi Robusta yang diairi pada kondisi kadar air tanah 20-40 centibar, 40-60 centibar, dan 60-80 centibar berdasarkan pembacaan pada alat tensiometer, kemudian ketiga perlakuan ini dilakukan 3 kali
pengulangan dan pengamatan selama 5 minggu. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan selama 24 hari, rata-rata evapotranspirasi harian tanaman kopi Robusta pada perlakuan 20-40 centibar adalah 4,1 mm/hari, 40-60 centibar adalah 4,0 mm/hari, dan 60-80 centibar adalah 3,9 mm/hari. Nilai Tc-Ta rata-rata
perlakuan A, B, dan C selama 5 pengamatan adalah - 4,5 ; - 4,4 ; and - 3.8 . Nilai leaf water potential (LWP) rata-rata perlakuan A, B, dan C selama 5
pengamatan adalah - 0,4 MPa; - 0,7 MPa; and - 1,0 MPa. Nilai relative water content (RWC) daun rata-rata perlakuan A, B, dan C selama 5 pengamatan adalah 89 %; 85 %; dan 81 %. Hal ini menunjukkan bahwa, cekaman air dapat meningkatkan suhu permukaan daun, leafwaterpotential (LWP), dan
menurunkan relativewatercontent (RWC) daun tanaman kopi Robusta.
ABSTRACT
ANALYSIS OF AVAILABLE SOIL WATER DEPLETIONS ON ROBUSTA COFFEE PLANT USING
PRESSURE CHAMBER
By
Dharma Agista Pratama
This study aims to determine the relationship between the canopy temperature, leaf water potential (LWP), and relative water content (RWC) of leaves Robusta coffee plant on some available soil water depletions. The research was conducted on 3 treatments, namely Robusta coffee plants are watered on condition of soil moisture content of 20-40 centibar, 40-60 centibar, and 60-80 centibar based on instrument readings tensiometer, then a third treatment is performed 3 repetitions and observation for 5 weeks. Based on the research for 24 days, average daily evapotranspiration Robusta coffee plants at 20-40 centibar treatment is 4,1 mm/day, 40-60 centibar is 4,0 mm/day, and 60-80 centibar is 3,9 mm/day. The value of Tc-Ta average treatment A, B, and C for 5 observation was - 4,5 ; - 4,4
; and - 3.8 . The value of leaf water potential (LWP) average treatment A, B, and C for 5 observation was - 0,4 MPa; - 0,7 MPa; and - 1,0 MPa. The value of relative water content (RWC) of leaves average treatments A, B, and C for 5 observation were 89%; 85%; and 81%. These show that, water stress can increase the canopy temperature, leaf water potential (LWP), and lower relative water content (RWC) of leaves Robusta coffee plants.
ANALISIS FRAKSI PENIPISAN AIR TANAH TERSEDIA PADA TANAMAN KOPI ROBUSTA DENGAN MENGGUNAKAN
PRESSURE CHAMBER
Oleh
DHARMA AGISTA PRATAMA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada
Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gunung Batin Baru tanggal 24 Februari 1992, sebagai anak pertama dari tiga bersaudara, dari Bapak Kukuh Ari Raharjo, S.Pd. dan Ibu Srining Wiyanti, S.Pd. Penulis menyelesaikan Pendidikan Taman Kanak-kanak (TK) Satya Dharma Sudjana Gunung Madu pada tahun 1998, Sekolah Dasar (SD) di SDN 1 Gunung Madu Lampung Tengah tahun 2004, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Satya Dharma Sudjana Lampung Tengah diselesaikan tahun 2007, dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMAN 1 Terbanggi Besar Lampung Tengah diselesaikan pada tahun 2010.
PERSEMBAHAN
Karya ini aku persembahkan teruntuk kedua orang tuaku tercinta Kukuh Ari Raharjo, S.Pd. dan Srining Wiyanti, S.Pd.
Kepada adik-adikku tersayang Nefrina dan Gita
Terimakasih atas semua doa’a, kasih sayang, semangat, motivasi, dukungan
baik moril maupun materil yang telah diberikan tiada henti-hentinya kepada penulis
Serta
Almamater Tercinta
SANWACANA
Segala puji bagi Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan karunia Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi, shalawat beserta salam senantiasa tercurah kepada Nabiyullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat, dan para pengikutnya hingga akhir zaman sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul “Analisis Fraksi Penipisan Air Tanah Tersedia pada Tanaman Kopi Robusta dengan
Menggunakan Pressure Chamber” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Tenologi Pertanian di Universitas Lampung. Skripsi ini disusun setelah penulis menyelesaikan study di Jurusan Teknik Pertanian sejak tanggal tahun 2011 sampai dengan selesai. Dalam pembuatan skripsi ini penulis
menyadari jauh dari sempurna mengingat keterbatasan kemampuan yang penulis miliki.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Ahmad Tusi, S.T.P., M.Si., selaku Dosen Pembimbing satu atas
motivasi dan dukungannya.
3. Bapak Ir. Oktari, M.Si., selaku Pembahas dan Dosen Pembimbing Akademik atas masukan dan saran dalam pembuatan skripsi. 4. Bapak Dr. Ir. Agus Haryanto, M.P., selaku Ketua Jurusan Teknik
Pertanian atas bantuannya selama ini.
5. Bapak Prof. Dr. Ir. Wan Abbas Zakaria, M.S., selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Lampung.
6. Seluruh Dosen dan Karyawan di Jurusan Teknik Pertanian atas bantuan dan arahan yang telah diberikan selama penulis menjalani proses
perkuliahan di Teknik Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung. 7. Ayah, Ibu, Nefrina Tilawati, Gita Shevania, Bellvania Ratu Isabel,
Muhammad Zaini, Bapak Ir. Oktari Rahman, M.Si., Ibu dr. Aryanti Ibrahim, Sp. M., Ath Thaariq Rifqi Oktafri serta seluruh keluargaku yang telah memberikan dukungan, motivasi, kasih sayang, bantuannya baik moril maupun materil, dan doa yang selalu diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi.
8. Sahabat-sahabatku Jenni Aulia Perucha, Iwan Novianto, Nadzir, Nanda Catur Pamungkas, Muchamad Riwanto, Hendrik Candra, Martian Sugiarto terima kasih telah memberikan semangat dan bantuannya selama
penelitian.
10.Kakak-kakakku Widya Gandi dan yang tidak bisa disebutkan satu-persatu terima kasih atas bantuannya.
11.Adik-adikku Anna, Bayu, Chandra, Fitriani, Riri, Rifki, Hanang, Prabowo, Batino dan yang tidak bisa disebutkan satu-persatu terima kasih atas bantuannya.
12.Seluruh angkatan 2008, 2009, 2010, 2012, dan teman-teman KKN ku Bestania Putri, Cherli Medica, Jeca Haresta atas motivasi dan
kerjasamanya selama ini.
13.Serta semua pihak yang telah membantu baik dalam pelaksanaan maupun penulisan Skripsi ini.
Demikian laporan Skripsi ini penulis buat, semoga dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Bandar Lampung, Oktober 2015 Penulis,
III. METODOLOGI PENELITIAN ... 16
3.3.2 Rancangan Penelitian ... 17
3.3.3 Uji Sifat Fisik Tanah... 18
3.3.3 Penjadwalan Irigasi Menggunakan Tensiometer ... 20
3.3.4 Pengukuran Suhu Permukaan Daun ... 21
3.3.5 Pengukuran Leaf Water Potential (LWP) ... 23
3.3.6 Pengukuran Relative Water Content (RWC)Daun ... 24
3.4 Pengamatan ... 24
4.1.1 Kalibrasi Tensiometer ... 27
4.2 Interval Irigasi ... 29
4.3 Evapotranspirasi Aktual Total ... 31
4.4 Suhu Permukaan Daun ... 32
4.4.1 Analisis Penentuan Penggunaan Jumlah Titik Sampel ... 33
4.6 Hubungan Suhu Permukaan Daun , Tc-Ta, Leaf Water Potential
(LWP), dan Relative Water Content (RWC) Daun. ... 42
4.6.1 Hubungan Suhu Permukaan Daun , Tc-Ta dan Leaf Water Potential (LWP) ... 43
4.6.2 Hubungan Suhu Permukaan Daun, Tc-Ta, dan Relative Water Content (RWC) Daun ... 45
4.6.3 Hubungan Leaf Water Potential (LWP) dan Relative Water Content (RWC) Daun ... 48
4.7 Validasi Model Hubungan Suhu Permukaan Daun, Tc-Ta, Leaf Water Potential (LWP), dan Relative Water Content (RWC) Daun... 49
4.7.1 Validasi Model Hubungan Suhu Permukaan Daun dan Tc-Ta ... 49
4.7.2 Validasi Model Hubungan Leaf Water Potential (LWP) .. 50
4.7.3 Validasi Model Hubungan Relative Water Content (RWC) Daun ... 51
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 53
5.1 Kesimpulan ... 53
5.2 Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA ... 55
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
Teks
1. Persyaratan Kondisi Iklim dan Tanah yang Optimum untuk Kopi ... 5
2. Perwakilan Sifat Fisik Tanah ... 19
3. Spesifikasi Infrared Thermometer ... 33
4. Data Analisis Penggunaan Titik Sampel ... 33
5. Hubungan Suhu Permukaan Daun (Tc-Ta), Leaf Water Potential (LWP), dan Relative Water Content (RWC) Daun ... 43
Lampiran 6. Data Hubungan Fraksi Penipisan, Suhu Permukaan Daun, LWP, dan RWC Daun ... 59
7. Data Variasi Temporal Suhu Permukaan Daun (Tc-Ta) ... 60
8. Data Total Evapotranspirasi Selama 24 Hari ... 60
9. Data Evapotranspirasi (mm) Selama 24 Hari... 61
10. Data Hasil Pengamatan Pertama ... 62
11. Data Hasil Pengamatan Kedua ... 63
12. Data Hasil Pengamatan Ketiga... 64
13. Data Hasil Pengamatan Keempat ... 65
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Teks
1. Tensiometer ... 10
2. Interpretasi Pembacaan Tensiometer ... 11
3. Infrared Thermometer ... 13
4. Pressure Chamber ... 14
5. Konsep Kerja Pressure Chamber ... 15
6. Tahapan Analisis CekamanAir pada Tanaman Kopi Robusta ... 17
7. Segitiga Tekstur ... 19
8. Sketsa Lokasi Penembakan Titik Sampel ... 22
9. Zona Pengambilan Sampel Daun ... 25
10. Kalibrasi Tensiometer ... 28
11. Interval Irigasi Perlakuan 20-40 Centibar ... 29
12. Interval Irigasi Perlakuan 40-60 Centibar ... 29
13. Interval Irigasi Perlakuan 60-80 Centibar ... 30
14. Evapotranspirasi Kumulatif Tanaman Kopi Robusta ... 31
15. Lokasi Penembakan Titik Sampel ... 32
16. Pengambilan Sampel pada Titik 1, Titik 4, dan Titik 5. ... 34
18. Pengambilan Sampel pada Titik 1 dan Titik 2. ... 36
19. Pengambilan Sampel pada Titik 3 dan Titik 4. ... 36
20. Pengambilan Sampel pada Titik 5 dan Titik 6. ... 37
21. Variasi Temporal (Tc-Ta) ... 38
22. Hubungan Fraksi Penipisan dan Tc-Ta ... 39
23. Hubungan Fraksi Penipisan dan Suhu Permukaan Daun ... 40
24. Hubungan Fraksi Penipisan dan LWP ... 41
25. Hubungan Fraksi Penipisan dan RWC Daun ... 42
26. Analisis Regresi Hubungan LWP dan Tc-Ta ... 43
27. Analisis Regresi Hubungan LWP dan Suhu Permukaan Daun ... 44
28. Hubungan LWP dan Tc-Ta ... 44
29. Analisis Regresi Hubungan RWC Daun dengan Tc-Ta. ... 46
30. Analisis Regresi Hubungan RWC Daun dengan Suhu Permukaan Daun. ... 46
31. Hubungan RWC Daun dengan Tc-Ta ... 47
32. Hubungan LWP dan RWC Daun ... 48
33. Validasi Model Hubungan Tc-Ta ... 49
34. Validasi Model Hubungan Suhu Permukaan Daun ... 50
35. Validasi Model Hubungan LWP ... 51
36. Validasi Model Hubungan RWC Daun ... 52
Lampiran 37. Segitiga Tekstur pada Media Tanam Pertama ... 67
38. Segitiga Tekstur pada Media Tanam Kedua ... 67
39. Segitiga Tekstur pada Media Tanam Ketiga ... 67
41. Uji Tekstur Tanah pada Media Tanam Kedua ... 68
42. Uji Tekstur Tanah pada Media Tanam Ketiga ... 68
43. Tata Letak Penelitian... 69
44. Instalasi Tensiometer ... 69
45. Penamaan Pot dan Penandaan Interval Irigasi ... 69
46. Pengambilan Titik Suhu Permukaan Daun ... 70
47. Termohygrometer ... 70
48. Penimbangan untuk Mengetahui Evapotraspirasi ... 70
49. Memasukkan Daun ke dalam Pressure Chamber ... 71
50. Nilai Potensial pada Vaccum Gauge ... 71
51. Pengukuran Berat Basah dan Berat Kering Daun ... 72
52. Pengukuran Berat Turgid ... 72
53. Pengovenan Daun... 72
54. Kondisi Daun pada Perlakuan 20-40 Centibar ... 73
55. Kondisi Daun pada Perlakuan 40-60 Centibar ... 73
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Cara Menggunakan Pressure Chamber ... 59
2. Data Hasil Pengukuran ... 59
3. Data Sifat Fisik Tanah ... 67
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kopi merupakan salah satu hasil pertanian yang disenangi banyak orang karena dapat diolah menjadi minuman yang memiliki aroma dan rasanya yang nikmat, serta berpotensi sebagai obat-obatan dan penahan rasa kantuk (Panggabean, 2011). Salah satu jenis tanaman kopi yang dibudidayakan di Indonesia adalah kopi Robusta. Kopi Robusta merupakan jenis tanaman kopi yang memiliki daun lebar dan tipis serta dapat ditanam pada ketinggian 300-600 m dpl dengan suhu udara harian antara 24-30 oC (Balai Besar Pengkajian dan Pengembangan Teknologi Pertanian, 2008). Secara umum, tanaman kopi sebaiknya ditanam di daerah bulan kering yang memiliki jumlah curah hujan < 60 mm per bulan dengan maksimum curah hujan selama 3 bulan. Kopi Robusta sebaiknya ditanam di daerah dengan curah hujan antara 1500-3500 mm per tahun dengan kelembaban lingkungan antara 75% sampai 90% (Hulupi dan Martini, 2013).
2
pertanian lahan kering. Penelitian Suhardi dkk. (2014) menunjukkan bahwa, pemberian irigasi dengan sistem irigasi kendi dalam jumlah kendi yang berbeda berpengaruh terhadap pembentukan perakaran pada tanaman kakao. Hal tersebut dibuktikan dengan jumlah kendi yang paling efektif terhadap pembentukan perakaran yaitu sebanyak 6 buah kendi dibandingkan dengan menggunakan 2 buah kendi, 4 buah kendi, dan 8 buah kendi. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kekurangan dan kelebihan air dapat berpengaruh terhadap pembentukan perakaran tanaman. Menurut Rosadi (2012), apabila tanaman kekurangan air, maka tanaman dapat mengalami cekaman karena air. Tanaman mengalami cekaman air apabila kadar air dalam tanah berada pada batas titik
kritis hingga titik layu permanen (PWP). Sedangkan tanaman tidak
mengalami gangguan secara fisiologis apabila kadar air tanah berada pada batas kapasitas lapang (FC) hingga titik kritis Cekaman air dapat menyebabkan kerusakan fungsi fisiologis tanaman, seperti berkurangnya jumlah daun,
berkurangnya jumlah bunga, dan menurunnya produksi hasil tanaman.
3
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah
1. Mengetahui dan menganalisis pengaruh beberapa kondisi kadar air tanah (fraksi penipisan) terhadap evapotranspirasi dan suhu permukaan daun tanaman kopi Robusta.
2. Menganalisis hubungan antara suhu permukaan daun, LWP, dan RWC daun pada tanaman kopi Robusta.
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai hubungan antara suhu permukaan daun, LWP, dan RWC daun tanaman kopi Robusta pada tingkat kadar air tanah yang berbeda, yang bisa dimanfaatkan pada budidaya tanaman kopi yang beririgasi.
1.4 Hipotesis
Hipotesis yang dapat diambil bahwacekaman airdapat meningkatkan suhu permukaan daun, LWP, dan menurunkan RWC daun pada kopi Robusta.
1.5 Batasan Masalah
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah Tanaman Kopi
Pada abad ke-19, minuman kopi sangat populer di seluruh dunia dan mulai menjadi gaya hidup masyarakat. Bahkan di Amerika, kopi menjadi minuman tradisional yang tepat untuk berbincang-bincang di pagi hari, siang hari, dan malam hari. Pada tahun 1700-an, tanaman kopi mulai dibudidayakan di
Indonesia. Tanaman kopi jenis arabika merupakan tanaman kopi yang pertama kali dibudidayakan di Indonesia, khususnya pulau jawa. Namun pada tahun 1896, penyakit karat daun (coffee leaf rust) yang ditemukan di Srilangka menyerang dan mengakibatkan penurunan produktivitas tanaman kopi. Penyakit karat daun tersebut disebabkan oleh cendawan Hemileia Vastatrik. Setelah itu, tanaman kopi jenis liberika didatangkan untuk menggantikan tanaman kopi jenis arabika
5
2.2 Kopi Robusta
Kopi Robusta dan kopi Arabika merupakan jenis tanaman kopi yang ditanam di Indonesia. Di Indonesia, kopi Robusta dan kopi Arabika ditanam di perkebunan rakyat. Kopi Robusta mempunyai persyaratan tumbuh yang berbeda dengan kopi Arabika. Kopi Robusta sangat cocok ditanam pada dataran rendah dengan ketinggian 300 – 600 dpl, sedangkan kopi Arabika cocok ditanam pada dataran yang lebih tinggi. Penanaman kopi Robusta pada dataran yang lebih tinggi dapat mengganggu pertumbuhan tanaman dan menyebabkan penurunan produktifitas hasil pertanian (Balai Besar Pengkajian dan Pengembangan Teknologi Pertanian. 2008).
Tabel 1. Persyaratan Kondisi Iklim dan Tanah yang Optimum untuk Kopi Robusta dan Kopi Arabika
Syarat Tumbuh Kopi Robusta Kopi arabika
Iklim
Curah hujan rata-rata 1.500-3.000 mm/tahun 2.000-4.000 mm/tahun Jumlah bulan kering 1-3 bulan/tahun 1 - 3 bulan/tahun Tanah
pH tanah 5,5 - 6,5 5,3 - 6,0
Kandungan bahan organik minimal 2% minimal 2%
Kedalaman tanah efektif > 100 cm >100 cm
Kemiringan tanah 40% 40%
Sumber: Balai Besar Pengkajian dan Pengembangan Teknologi Pertanian (2008)
2.3 Kebutuhan Air Tanaman
6
Transpirasi merupakan salah satu proses pemindahan air dari dalam tanah menuju atmosfir melalui stomata tanaman. Selain transpirasi, proses penguapan langsung dari permukaan tanah dan permukaan air bebas dinamakan evaporasi. Kedua proses tersebut sulit dipisahkan sehingga dikombinasikan menjadi proses yang dinamakan evapotranspirasi.
Kebutuhan air tanaman digunakan untuk melakukan 1% proses pencernaan, fotosintesis, transportasi mineral, dukungan struktural, pertumbuhan, dan 99% proses evapotranspirasi. Sehingga kebutuhan air tanaman dapat diasumsikan sebagai proses evapotranspirasi (James, 1998).
1. Evaporasi
Evaporasi dipengaruhi oleh faktor lamanya penyinaran matahari, udara yang bertiup (angin), kelembaban udara, dan lain-lain. Terdapat beberapa metode untuk menghitung besarnya evaporasi, di antaranya adalah metode panci evaporasi. Panci evaporasi dapat digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap pengaruh angin, radiasi, suhu, dan kelembaban udara.
2. Transpirasi
Transpirasi merupakan suatu proses pada peristiwa uap air meninggalkan tubuh tanaman dan memasuki atmosfir. Penurunan kandungan air tanah mengakibatkan laju transpirasi aktual menurun dan menutupnya stomata tanaman. Penurunan transpirasi aktual antara kapasitas lapang (FC) dan
7
dibandingkan dengan penurunan transpirasi aktual antara kandungan air
tanah kritis ( c) dengan titik layu permanen (PWP) (Rosadi, 2012).
3. Evapotranspirasi
Evapotranspirasi (ET) merupakan gabungan antara proses evaporasi dan transpirasi karena kedua proses tersebut berlangsung sekaligus.
Evapotranspirasi sering dianggap sama dengan kebutuhan air tanaman karena kebutuhan air untuk memenuhi kebutuhan evapotranspirasi lebih dari 99%.
Evapotranspirasi dapat dibedakan menjadi evapotraspirasi potensial (ETp) dan evapotranspirasi aktual (ETa). Evapotranspirasi potensial (ETp) merupakan evapotranspirasi yang terjadi pada kondisi air tersedia berlebihan. Evapotranspirasi potensial (ETp) menggambarkan laju maksimum kehilangan air suatu pertanaman yang ditentukan oleh faktor iklim (meteorologi). Sedangkan evapotranspirasi aktual (ETa) merupakan evapotranspirasi yang terjadi pada kondisi air tersedia terbatas.
Evapotranspirasi aktual (ETa) ditentukan oleh faktor iklim, kondisi tanah, dan sifat tanaman.
8
2.4 Air Tanah Tersedia (AW) dan Air Tanah Segera Tersedia (RAW)
Air tanah tersedia adalah kadar air tanah yang berada antara kapasitas lapang (FC) dan titik layu permanen (PWP). Sedangkan air tanah segera tersedia (RAW) adalah air tanah tersedia yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman untuk memenuhi kebutuhan airnya tanpa mengalami gangguan secara fisiologis. Kandungan air tanah segera tersedia berada antara kapasitas lapang (FC) dan kandungan air tanah kritis ( ). Tanaman menunjukkan hasil dan kualitas yang tinggi apabila
kandungan air tanah berada antara FC dan dari pada antara dan PWP.
Air tanah tersedia dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 1:
AW = FC – PWP...(1)
Keterangan
AW : Air tanah tersedia (%) FC : Kapasitas lapang (%) PWP : Titik layu permanen (%)
Air tanah segera tersedia dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2:
RAW = FC – C...(2)
Keterangan
RAW : Air tanah segera tersedia (%) FC : Kapasitas lapang (%)
C : Kandungan air tanah kritis (%)
9
2.5 Fraksi Penipisan (p) dan Defisiensi Maksimum yang Dibolehkan (MAD)
Fraksi penipisan adalah persentase jumlah air yang hilang karena proses evapotranspirasi. Fraksi penipisan (p) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3:
p = (FC ) / AW ...(3)
Keterangan
p : Fraksi penipisan
FC : Kapasitas lapang (%)
: Kandungan air tanah fraksi penipisan (%)
AW : Air tanah tersedia (%)
James (1988) menyatakan bahwa, untuk menduga jumlah air yang dapat
digunakan tanpa pengaruh yang merugikan tanaman dapat menggunakan konsep defisiensi maksimum yang dibolehkan (MAD). MAD dapat dihitung
menggunakan persamaan 4:
MAD = RAW / AW ...(4)
Keterangan
10
2.6 Tensiometer
Tensiometer merupakan alat yang dapat digunakan dalam melakukan penjadwalan irigasi. Tensiometer digunakan untuk mengetahui kadar air tanah dengan
mengukur ketegangan air tanah. Pembacaan pressure gauge pada tensiometer dapat digunakan untuk memastikan jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman. Ketegangan air tanah diukur dalam satuan centibars pada pembacaan pressure gauge. Tanah dalam kondisi basah pada saat pressure gauge menunjukan pembacaan 0 centibars dan tanah menunjukan kondisi semakin kering hingga pressure gauge menunjukan pembacaan 100 centibars (Ministry of Agriculture and Lands, 2006).
Gambar 1. Tensiometer
11
(Alam dan Rogers, 1997) Gambar 2. Interpretasi Pembacaan Tensiometer
2.7 Relative Water Content (RWC) daun
Relative water content (RWC) daun atau kadar air relatif daun merupakan ukuran yang digunakan untuk menunjukan status air tanaman akibat konsekuensi dari terjadinya kekurangan air. Kadar air relatif didapatkan dari hasil pengukuran kadar air yang terdapat pada jaringan daun. Kadar air daun telah banyak
12
berat daun kering. Dalam hal ini, untuk mendapatkan nilai kadar air daun relatif dapat digunakan menggunakan persamaan 5:
...(5)
Keterangan:
FW : Berat basah daun (g) TW : Berat turgid daun (g) DW : Berat kering daun (g)
2.8 Leaf Water Potential (LWP)
Leaf water potential (LWP) atau potensial air daun dapat digunakan untuk mengetahui kebutuhan air tanaman akibat adanya interaksi tanaman dengan lingkungan. Besarnya potensial air daun sangat berpengaruh terhadap kondisi fisiologis tanaman seperti memperlambat atau berhentinya proses fotosintesis. Semakin tinggi nilai potensial air tanaman maka tanaman akan terganggu pertumbuhannya bahkan dapat menyebabkan kematian pada tanaman (PMS Instrumen Company, 2015).
LWP menurut Boyer (1967) dalam Suhandy dkk. (2006), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 6:
ΨL= ΨS – P ...(6)
Keterangan:
ΨL : Leaf water potential (MPa)
13
P : Tekanan hidrostatik xilem (MPa)
Menurut Stone (1975), nilai potensial air daun di pengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan seperti faktor kelembaban udara, kecepatan angin, ketersediaan air tanah, suhu udara, dan suhu tanah. Ketersediaan air tanah merupakan faktor utama terhadap besarnya nilai potensial air daun.
2.9 Infrared Thermometer
Infrared thermometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengukur suhu suatu objek tanpa menyetuh objek tersebut. Prinsip kerja infrared
thermometer yaitu mengukur pantulan cahaya inframerah dari benda apapun yang memiliki suhu di atas nol mutlak (-273,15 ). Benda yang dapat diukur
menggunakan infrared thermometer di antaranya yaitu es batu, salju, daun, pohon, dan rumput. Prinsip kerja infrared thermometer yaitu, mengumpulkan energi dalam jumlah rendah (biasanya 0,0001 watt) dari target yang akan diukur suhunya, lalu dikonversi ke dalam output tegangan. Setelah itu, CPU pada infrared thermometer menampilkan data tersebut ke dalam pembacaan suhu digital (Scigiene Corporation, 2015) .
14
2.10Pressure Chamber
Presure chamber merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui potensial air daun. Presure chamber tipe Pump-Up Chamber adalah salah satu jenis Presure chamber yang tidak memerlukan sumber gas terkompresi di dalam ruang
bertekannya. Tekanan udara yang ada pada Presure chamber tipe Pump-Up Chamber dihasilkan dari instrument yang dipompa secara manual. Presure chamber tipe Pump-Up Chamber dapat digunakan untuk penjadwalan irigasi, terutama untuk mengelola irigasi defisit. Presure chamber tipe Pump-Up Chamber dapat menghitung tekanan hingga 20 bar (1 bar = 14,5 Psi = 0,1 MPa).
Gambar 4. Pressure Chamber
15
Gambar 5. Konsep Kerja Pressure Chamber
(PMS Instrumen Company, 2015)
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli 2015 sampai Agustus 2015 bertempat di Laboratorium Rekayasa Sumber Daya Air dan Lahan (RSDAL) Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung dan Greenhouse Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah pressure chamber jenis pump-up PMS instrument, infrared thermometer, termohygrometer, tensiometer, oven, cawan, pot, gelas ukur, ember, kantung plastik, komputer, silet, timbangan analitik, desikator, dan alat tulis.
3.2.2 Bahan
17
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Diagram Alir
Adapun diagram alir dari penelitian yang akan dilakukan, yaitu sebagai berikut:
Gambar 1. Tahapan Analisis CekamanAir pada Tanaman Kopi Robusta
3.3.2 Rancangan Penelitian
Penelitian yang akan dilakukan adalah pengukuran suhu permukaan daun, LWP, dan RWCdaun pada kondisi kadar air tanah berbeda.
Instalasi tensiometer Mulai
Pengamatan parameter lingkungan
Analisis data
Selesai Penjadwalan irigasi
Pengumpulan data Persiapan alat dan bahan
18
Perlakuan yang akan dilakukan terhadap tanaman kopi Robusta terdapat 3 macam perlakuan, yaitu tanaman kopi Robusta diairi pada kondisi kadar air tanah 20-40 centibar, 40-60 centibar, dan 60-80 centibar berdasarkan pembacaan alat
tensiometer yang telah dikalibrasi dengan kadar air tanah pada media tanam. Setiap perlakuan terdapat 3 tanaman kopi Robusta untuk meningkatkan ketelitian atau mengurangi kesalahan data hasil penelitian.
Pemberian air irigasi pada penelitian ini dengan cara disiram menggunakan gelas ukur.
3.3.3 Uji Sifat Fisik Tanah
Uji sifat fisik tanah dilakukan dengan metode pengujian sifat fisik tanah dengan menggunakan tekstur tanah. Data yang diambil dalam pengujian ini digunakan untuk menentukan jenis tekstur tanah, kapasitas lapang (FC), dan titik layu permanen (PWP).
Pengujian tekstur tanah dilakukan dengan pengambilan tiga sampel tanah pada media tanam secara acak. Sampel tanah yang digunakan merupakan sampel tanah terganggu karena sampel tanah diambil secara manual dengan menggunakan tangan. Penentuan tekstur tanah dilakukan dengan cara memasukkan tanah ke dalam gelas ukur dan ditambahkan sedikit detergen. Jumlah tanah yang digunakan yaitu sepertiga dari jumlah air yang ada di dalam gelas ukur. Tanah dan detergen diaduk secara merata lalu didiamkan selama beberapa hari untuk melihat
19
untuk menentukan nilai kapasitas lapang (FC) dan titik layu permanen (PWP) yang dikemukakan pada penelitian Hansen dkk. (1979).
Gambar 2. Segitiga Tekstur
Tabel 1. Perwakilan Sifat Fisik Tanah
20
Kadar air tanah dihitung menggunakan persamaan 7:
...(7)
Keterangan :
BB : Bobot tanah sebelum di oven (g).
BK : Bobot tanah setelah dikeringkan di dalam oven pada suhu 105 selama 24 jam (g).
3.3.3 Penjadwalan Irigasi Menggunakan Tensiometer
Pada pengukuran kadar air tanah ini bertujuan untuk mengetahui dan menetapkan perlakuan kondisi kadar air tanah pada masing-masing tanaman kopi Robusta. Pengukuran dan penentuan kadar air tanah dilakukan menggunakan alat tensiometer.
Kondisi kadar air tanah 20-40 centibar pada pembacaan tensiometer menunjukkan bahwa tanaman kopi harus diirigasi kembali pada saat tensiometer menunjukkan pembacaan 40 centibar hingga tensiometer menunjukkan pembacaan 20 centibar pada vacuum gauge. Kondisi kadar air tanah 40-60 centibar pada pembacaan tensiometer menunjukkan bahwa tanaman kopi harus diirigasi kembali pada saat tensiometer menunjukkan pembacaan 60 centibar hingga tensiometer
21
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengukur kadar air tanah, yaitu sebagai berikut:
1. Siapkan alat tensiometer.
2. Menentukan area tanah di dalam pot yang akan dipasang tensiometer. 3. Menghilangkan semua hambatan pada tanah yang akan dipasang
tensiometer, seperti rumput, daun, kerikil, dan lain-lain. 4. Membuat lubang pada tanah dengan alat pengebor tanah. 5. Masukkan tensiometer pada lubang tersebut.
6. Tutup kembali tanah setelah tensiometer dimasukkan.
7. Pengamatan kadar air tanah dapat dilakukan dengan pembacaan angka pada vacuum gauge.
Dengan melakukan semua perlakuan diatas maka kita dapat mengetahui kadar air tanah pada perlakuan masing-masing tanaman kopi Robusta.
3.3.4 Pengukuran Suhu Permukaan Daun
Pengukuran suhu permukaan daun dilakukan dengan menggunakan alat infrared thermometer. Suhu permukaan daun diukur dengan menembakkan sensor infrared thermometer pada titik sampel yang telah ditandai dengan jarak
22
Gambar 3. Sketsa Lokasi Penembakan Titik Sampel
Pengukuran suhu permukaan daun dilakukan untuk mengetahui suhu permukaan daun sebelum dilakukan pengukuran LWP dan pengukuran RWC daun.
Pengukuran suhu permukaan daun mingguan dilakukan dalam waktu sekitar 2 jam surya (11.30-14.30). Sedangkan pengukuran suhu permukaan daun harian
dilakukan pada pagi hari, siang hari, dan sore hari.
Selain itu, data hasil pengukuran akan dianalisis menggunakan analisis regresi untuk menentukan lokasi penembakan titik sampel terbaik pada penembakan tiga titik sampel dan penembakan dua titik sampel. Lokasi yang digunakan pada penembakan tiga titik sampel yaitu titik (1,4,5) dan titik (2,3,6). Sedangkan lokasi yang digunakan pada penembakan dua titik sampel yaitu titik (1,2), titik (3,4), dan titik (5,6). Analisis dilakukan dengan membandingkan nilai rata-rata penembakan tiga titik sampel dan penembakan dua titik sampel dengan nilai rata-rata pada penembakan enam titik sampel. Akurasi pembacaan R2 tertinggi pada
23
dengan variabel Y. Dalam kasus misalnya jika R2 = 0,8 mempunyai arti bahwa sebesar 80 % variasi dari variabel Y dapat diterangkan dengan variabel X, sedang sisanya 20 % dipengaruhi oleh faktor lain.
3.3.5 Pengukuran Leaf Water Potential (LWP)
Pengukuran LWP dilakukan dengan menggunakan alat pressure chamber. Pada pengukuran LWP ini bertujuan untuk mengetahui nilai LWP pada masing-masing tanaman kopi Robusta.
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengukur LWP, yaitu sebagai berikut:
1. Pengukuran dilakukan dalam waktu sekitar 2 jam surya (11.30-14.30) 2. Dipilih daun yang memiliki ukuran sempurna dan sepenuhnya terkena
sinar matahari.
3. Daun dibungkus menggunakan kantung plastik untuk mencegah terjadinya transpirasi selama pengujian.
4. Daun dipotong sekitar tangkai daun menggunakan silet.
5. Ujung tangkai daun dimasukkan ke dalam Compression Gland clock-wise dari bawah lubang hingga terlihat menonjol.
6. Compression Gland clock-wise diputar hingga tangkai daun terjepit kuat. 7. Daun dan kantung plastik dimasukkan ke dalam ruang metal camber. 8. Preasure camber dipompa hingga ujung tangkai daun mengeluarkan
gelembung air.
24
10.Dicatat tekanan pada pressure gauge pada saat gelembung air sudah keluar dari tangkai daun.
3.3.6 Pengukuran Relative Water Content (RWC) Daun
Pada pengukuran RWCdaun ini bertujuan untuk m engetahui nilai RWC daun pada masing-masing tanaman kopi Robusta.
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengukur RWCdaun, yaitu sebagai berikut:
1. Digunakan daun yang telah diukur menggunakan pressure camber. 2. Daun ditimbang menggunakan timbangan digital.
3. Dicatat hasil pengukurannya.
4. Daun diletakkan diatas cawan dan dimasukkan ke dalam oven pada suhu 80 selama 24 jam.
5. Daun dikeluarkan dari dalam oven dan dimasukkan ke dalam desikator. 6. Setelah didinginkan dalam desikator, daun ditimbang kembali
menggunakan timbangan analitik. 7. Dicatat hasil pengukuran.
Dengan melakukan semua langkah diatas maka kita dapat menentukan nilai RWC daun dengan menggunakan persamaan (5).
3.4 Pengamatan
25
(Anonim1, 2015)
permukaan daun, LWP, serta RWC daun. Pengamatan tersebut dibagi menjadi dua jenis pengamatan yaitu pengamatan harian dan pengamatan mingguan.
3.4.1 Pengamatan Harian
Pengamatan harian dilakukan untuk mengamati kondisi kadar air tanah, evapotranspirasi, suhu permukaan daun, suhu lingkungan, dan kelembaban lingkungan sekitar tanaman kopi. Kadar air tanah dilihat setiap hari pada pembacaan alat tensiometer. Suhu dan kelembaban lingkungan sekitar tanaman kopi diukur menggunakan termohygrometer.
3.4.2 Pengamatan Mingguan
Pengamatan mingguan meliputi :
1. Suhu permukaan daun
Suhu permukaan daun diukur menggunakan infrared thermometer. Agar dapat dilakukan pengukuran sebanyak 5 pengamatan, pada setiap
pengukuran daun diambil sebanyak satu sampel dikarenakan jumlah daun pertanaman yang relatif sedikit. Sampel daun yang diambil terdapat pada daun zona tengah dan daun zona bawah seperti pada Gambar 9.
26
2. Leaf water potential (LWP)
Pengukuran LWP dilakukan pada satu sampel daun yang telah diukur suhu permukaan daunnya.
3. Relative water content (RWC) daun
Pengukuran RWC daun dilakukan pada satu sampel daun yang telah melewati pengukuran LWP.
3.5 Analisis Data
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan mengenai hubungan suhu permukaan daun, leaf water potential (LWP), dan relative water content (RWC) daun, maka dapat disimpulkan:
1. Pengambilan sampel dengan tiga titik lokasi terbaik dilakukan penembakan sampel pada titik 1, titik 4, dan titik 5. Sedangkan
pengambilan sampel dengan dua titik lokasi terbaik dilakukan penembakan sampel pada titik 3 dan titik 4.
2. Semakin kecil fraksi penipisan air tanah maka semakin besar nilai evapotranspirasi.
3. Fraksi penipisan air tanah tersedia berbanding terbalik dengan nilai selisih suhu permukaan daun (Tc)-Suhu lingkungan greenhouse (Ta). Semakin besar fraksi penipisan air tanah tersedia, maka semakin kecil nilai Tc-Ta. 4. Cekaman air dapat meningkatkan suhu permukaan daun, leafwater
54
5.2 Saran
Saran dari penelitian ini yaitu, sebagai berikut:
1. Perlu diadakan kajian lebih lanjut mengenai pengaruh fraksi penipisan air tanah tersedia pada kualitas biji kopi Robusta.
DAFTAR PUSTAKA
AAK. 1988. Budidaya Tanaman Kopi. Kanisius. Jakarta. 118 hal. Akkuzu, E., Ü. Kaya, G. Çamoğlu, G. P. Mengü, and Ş. Aşik. 2013.
Determination of Crop Water Stress Index and Irrigation Timing on Olive Trees Using a Handheld Infrared Thermometer. Journal of Irrigation and Drainage Engineering Vol. 139, No. 9: 728-737.
Alam,M., D.H. Rogers. 1997. Tensiometer Use In Scheduling Irrigation. Kansas State University Agricultural Experiment Station and Cooperative Extension Service. Manhattan. Kansas.
Anonim1. 2015. Zona Pengambilan Sampel Daun.
http://www.terrariums.net/images/coffee.gif. Diakses pada tanggal 02 September 2015.
Anonim2. 2015. Tensiometer. http://www.trickle-l.com/new/archives/tools-to-monitor.html. Diakses pada tanggal 01 Oktober 2015.
Balai Besar Pengkajian dan Pengembangan Teknologi Pertanian. 2008. Teknologi Budidaya Kopi Poliklonal. Badan Penelitian Dan Pengembangan Pertanian. 22 hal. Seri: bun/14/2008.
Hansen, V.E., O. A. Israelson, dan G. Stingham. 1979. Irrigation Principle and Practice. John Wiley and Sons, Inc., New York, 52 pp.
Herdiawan, I., L. Abdullah, D. Sopandie, P.D.M.H. Karti, dan N. Hidayati. 2013. Respon Fisiologis Tanaman Pakan Indigofera Zollingeriana pada Berbagai Tingkat Cekaman Kekeringan dan Interval Pemangkasan. Jurnal Ilmu Ternak dan Veteriner . Vol. 18, No. 1: 54-62.
Hayatu, M., S.Y. Muhammad, dan U. A. Habibu. 2014. Effect Of Water Stress On The Leaf Relative Water Content And Yield Of Some Cowpea (Vigna Unguiculata (L) Walp.) Genotype. International Journal Of Scientific & Technology Research. Vol. 3, No. 7: 148-152.
56
James, 1998. Principle Of Farm Irrigation System Design. John Wiley and Son. New York. 472 hal.
Kiziloglu, F.M, ustun sahin, Talip Tunc, dan Serap Diler. 2006. The Effect Of Deficit Irrigation On Potato Evapotranspiration and Tuber Yield under Cool Season and Semiarid Climatic Conditions. Ataturk University. Turkey. Journal of agronomy Vol. 5, No. 2: 284-288.
Lidjang, I. K, A. Kedang, N. Kario, B. D. Rosari, dan Gunarto. 2003.
Pengembangan Teknologi Menunjang Sistem Usaha Tani Lahan Kering Di Kabupaten Ende. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Nusa Tenggara Timur. 17 hal.
Ministry of Agriculture and Lands. 2006. Irrigation Scheduling With Tensiometers. British Columbia. Canada.
Nicholson, S. E. 2011. Dryland Climatology. University Press. Cambridge. 512 hal.
Panggabean, Edy. 2011. Buku Pintar Kopi. Agro Media Pustaka. Jakarta. 226 hal.
PMS Instrument Company. 2015. Pump-Up Chamber Instrument.
http://www.pmsinstrument.com/products/pump-up-pressure-chamber. Diakses pada tanggal 19 april 2015.
Rosadi,R.A.B. 2012. Irigasi Defisit. Lembaga Penelitian Universitas Lampung. Lampung. 102 hal.
Scigiene corporation. 2015. Infrared Thermometers.
http://www.scigiene.com/pdfs/Infrared%20Thermometers.pdf. Diakses pada tanggal 26 Mei 2015.
Setiawan, W, B. Rosadi, dan M. Z. Kadir. 2014. Respon Pertumbuhan dan Hasil Tiga Varietas Kedelai (glycine max [l] merr.)Pada Beberapa Fraksi Penipisan Air Tanah Tersedia. Universitas Lampung. Lampung. Jurnal Teknik Pertanian Vol. 3, No. 3: 245-252.
Stone, John. F. 1975. Plant Modification For More Efficient Water Use. Elsevier Scientific Publishing Company. Amsterdam. 271 hal.
Suhandy, D., N. Khuriyati, dan T. Matsuoka. 2006. Determination of Leaf Water Potential in Tomato Plants Using NIR Spectroscopy for Water Stress Management. Environment Control Biology Vol. 44 , No. 4: 279-284. Suhardi, A. Munir, O.S. Hutabarat, dan D. Useng. 2014. Efektifitas Sistem Irigasi
57
tidak diterbitkan. Dapat diakses pada
http;//repository.unhas.id/handle/123456789/10939?ahow=full. Diakses pada tanggal 01 Juli 2015.
Tejero, I. G., V. H. D. Zuazo, J. Arriaga, A. Hernandez, dan L. M. Velez. 2012. Approach to Assess Infrared Thermal Imaging of Almond Tress under Water-Stress Conditions. Journal of Fruits. Vol. 67, No. 6: 463-474.
